CN103208971A - 一种可控增益电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可控增益电路，包括依次连接的第一增益放大模块、第一增益衰减模块、第二增益放大模块、第二增益衰减模块、第三增益放大模块、第三增益衰减模块、第四增益放大模块、第四增益衰减模块、第五增益衰减模块和通道增益补偿模块。与现有技术相比，本发明具有信号失真小、动态范围大等优点。

Description

一种可控增益电路

技术领域

本发明涉及一种可控增益电路，尤其是涉及一种宽带和信号失真小、动态范围大的可控增益电路。

背景技术

可控增益电路广泛应用在接收机的当中，可控增益电路的使用使接收机对大动态范围的信号分析变为可能。现有的可控增益电路主要有两种，一种是数字式，一种是模拟式。现在数字式可控增益主要为集成电路，通过数字控制接口控制集成电路芯片实现增益的放大和衰减，优点是体积小，控制逻辑简单，缺点是增益调节范围较小，多级级联时虽然可以提高动态范围，但是IP3，杂散等指标受到影响，带来失真，在大带宽时带内平坦度较差。并且随着增益的改变，噪声系数也随着改变。模拟式又分为两种，一种是由三极管电路组成，优点是IP3、杂散等关键指标较好，缺点是可控增益带宽较小，精度较差，增益范围较小，并且电路比较复杂。另一种通过模拟电压调节增益，优点是IP3、杂散等指标较好，并且可以实现较大的增益带宽，缺点是线性度较差，增益范围较小，精度较差，随着增益的改变，噪声系数也随着改变。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种宽带、信号失真小、动态范围大的可控增益电路。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可控增益电路，包括依次连接的第一增益放大模块、第一增益衰减模块、第二增益放大模块、第二增益衰减模块、第三增益放大模块、第三增益衰减模块、第四增益放大模块、第四增益衰减模块、第五增益衰减模块和通道增益补偿模块。

所述的第一增益放大模块、第一增益衰减模块、第二增益放大模块、第二增益衰减模块、第三增益放大模块、第三增益衰减模块、第四增益放大模块、第四增益衰减模块和第五增益衰减模块均包括直通通道和增益调节通道，所述的直通通道和增益调节通道两端均连接开关电路，通过开关电路进行通道选择。

所述的第一增益放大模块和第三增益放大模块的增益放大值为20dB，所述的第二增益放大模块和第四增益放大模块的增益放大值为10dB。

所述的第一增益放大模块、第二增益放大模块、第三增益放大模块和第四增益放大模块中的增益调节通道均包括依次连接的低噪声放大器电路和可调增益衰减器电路。

所述的第一增益衰减模块的增益衰减值为16dB，所述的第二增益衰减模块的增益衰减值为8dB，所述的第三增益衰减模块的增益衰减值为4dB，所述的第四增益衰减模块的增益衰减值为2dB，所述的第五增益衰减模块的增益衰减值为1dB。

所述的第一增益衰减模块、第二增益衰减模块、第三增益衰减模块、第四增益衰减模块和第五增益衰减模块中的增益调节通道均包括一固定衰减器电路。

所述的通道增益补偿模块包括电流控制的高频三极管增益电路和电流型DAC电路，所述的高频三极管增益电路的输入端和输出端分别为通道增益补偿模块的输入端和输出端，所述的电流型DAC电路连接高频三极管增益电路，用于对输入高频三极管增益电路的控制信号进行数模转换。

所述的开关电路为PIN二极管开关电路。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、增益带宽更宽，可以实现50k～1G Hz的带宽范围之内的增益调节；

2、动态范围大，动态范围可以达到-31dB～+60dB；

3、带内平坦度可以达到＜1dB；

4、IP3高，杂散小；

5、可移植性强；

6、噪声系数不随着增益的改变而改变。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种可控增益电路，该电路由10个增益调节模块组成，分别为依次连接的第一增益放大模块11、第一增益衰减模块12、第二增益放大模块21、第二增益衰减模块22、第三增益放大模块31、第三增益衰减模块32、第四增益放大模块41、第四增益衰减模块42、第五增益衰减模块52和通道增益补偿模块13。

除通道增益补偿模块13外，其余模块均包括直通通道和增益调节通道两个信号通道，通道的选择通过设在直通通道和增益调节通道两端的开关电路来控制。第一增益放大模块11和第三增益放大模块31的增益放大值为20dB，第二增益放大模块21和第四增益放大模块41的增益放大值为10dB，而第一增益衰减模块12、第二增益衰减模块22、第三增益衰减模块32、第四增益衰减模块42和第五增益衰减模块52的增益衰减值依次为16dB、8dB、4dB、2dB、1dB。

10个增益调节模块的具体结构分别如下：

第一增益放大模块11：包括PIN二极管开关电路111、低噪声放大器电路112、可调衰减电路113、PIN二极管开关电路114，增益调节模式下的模块电路组成为：PIN二极管开关电路111、低噪声放大器电路112、可调衰减电路113、PIN二极管开关电路114依次连接，对信号进行20dB的放大。若需要切换成直通模式，开关控制信号a1控制PIN二极管开关电路111和PIN二极管开关电路114切换到直通通道，不对输入信号进行增益调节，同时放大器关断信号a2关断低噪声放大器电路112以减少对信号的干扰。

第一增益衰减模块12：包括PIN二极管开关电路121、固定衰减器电路122和PIN二极管开关电路123，增益调节模式下的模块电路组成为：PIN二极管开关电路121、固定衰减器电路122、PIN二极管开关电路123依次连接，对信号进行16dB的衰减。若要切换成直通模式，则通过开关控制信号b1控制两个PIN二极管开关电路121和PIN二极管开关电路123切换到直通通道，不对输入信号进行增益调节。

第二增益放大模块21：包括PIN二极管开关电路211、低噪声放大器电路212、可调衰减电路213、PIN二极管开关电路214，增益调节模式下的模块电路组成为：PIN二极管开关电路211、低噪声放大器电路212、可调衰减电路213、PIN二极管开关电路214依次连接，对信号进行10dB的放大。若需要切换成直通模式，开关控制信号c1控制PIN二极管开关电路211和PIN二极管开关电路214切换到直通通道，不对输入信号进行增益调节，同时放大器关断信号c2关断低噪声放大器电路212以减少对信号的干扰。

第二增益衰减模块22：包括PIN二极管开关电路221、固定衰减器电路222和PIN二极管开关电路223，增益调节模式下的模块电路组成为：PIN二极管开关电路221、固定衰减器电路222、PIN二极管开关电路223依次连接，对信号进行8dB的衰减。若要切换成直通模式，则通过开关控制信号d1控制两个PIN二极管开关电路221和PIN二极管开关电路223切换到直通通道，不对输入信号进行增益调节。

第三增益放大模块31：包括PIN二极管开关电路311、低噪声放大器电路312、可调衰减电路313、PIN二极管开关电路314，增益调节模式下的模块电路组成为：PIN二极管开关电路311、低噪声放大器电路312、可调衰减电路313、PIN二极管开关电路314依次连接，对信号进行20dB的放大。若需要切换成直通模式，开关控制信号e1控制PIN二极管开关电路311和PIN二极管开关电路314切换到直通通道，不对输入信号进行增益调节，同时放大器关断信号e2关断低噪声放大器电路312以减少对信号的干扰。

第三增益衰减模块32：包括PIN二极管开关电路321、固定衰减器电路322和PIN二极管开关电路323，增益调节模式下的模块电路组成为：PIN二极管开关电路321、固定衰减器电路322、PIN二极管开关电路323依次连接，对信号进行4dB的衰减。若要切换成直通模式，则通过开关控制信号fl控制两个PIN二极管开关电路321和PIN二极管开关电路323切换到直通通道，不对输入信号进行增益调节。

第四增益放大模块41：包括PIN二极管开关电路411、低噪声放大器电路412、可调衰减电路413、PIN二极管开关电路414，增益调节模式下的模块电路组成为：PIN二极管开关电路411、低噪声放大器电路412、可调衰减电路413、PIN二极管开关电路414依次连接，对信号进行10dB的放大。若需要切换成直通模式，开关控制信号g1控制PIN二极管开关电路411和PIN二极管开关电路414切换到直通通道，不对输入信号进行增益调节，同时放大器关断信号g2关断低噪声放大器电路412以减少对信号的干扰。

第四增益衰减模块42：包括PIN二极管开关电路421、固定衰减器电路422和PIN二极管开关电路423，增益调节模式下的模块电路组成为：PIN二极管开关电路421、固定衰减器电路422、PIN二极管开关电路423依次连接，对信号进行2dB的衰减。若要切换成直通模式，则通过开关控制信号h1控制两个PIN二极管开关电路421和PIN二极管开关电路423切换到直通通道，不对输入信号进行增益调节。

第四增益衰减模块52：包括PIN二极管开关电路521、固定衰减器电路522和PIN二极管开关电路523，增益调节模式下的模块电路组成为：PIN二极管开关电路521、固定衰减器电路522、PIN二极管开关电路523依次连接，对信号进行1dB的衰减。若要切换成直通模式，则通过开关控制信号i1控制两个PIN二极管开关电路521和PIN二极管开关电路523切换到直通通道，不对输入信号进行增益调节。

通道增益补偿模块13：包括电流控制的高频三极管增益电路131和电流型DAC电路132，经过前述的9个模块调节后的输入信号最后由高频三极管增益电路131进行增益补偿，即输出最终的信号。电流型DAC电路132连接高频三极管增益电路131，用于对增益补偿控制信号j进行数模转换，然后输入高频三极管增益电路131，从而调节高频三极管的发射极电压，实现对从高频三极管集电极输出的信号的增益补偿。

当4个增益放大模块均处于直通模式，5个增益衰减模块均处于增益调节状态，则信号通道的增益是-31dB(-16dB+(-8dB)+(-4dB)+(-2dB)+(-1dB))。

当4个增益放大模块均处于增益调节状态，5个增益衰减模块均处于直通模式，则信号通道的增益是60dB(20dB+10dB+20dB+10dB)。

在-31dB～+60dB范围之内，通过开关控制信号选择9个增益调节模块的工作模式，可以实现信号通道增益在-31dB～+60dB范围之内1dB步进增益调节，从而保证了整个增益电路的精度。由于采用了PIN二极管作为开关电路的主要元件，可以实现两个通道之间大于40dB的通道隔离功能，本电路可以实现50k～1G Hz的带宽范围之内的增益控制，带内平坦度可以达到＜1dB，而且IP3高、杂散小，可移植性强，噪声系数不随增益的改变而改变。

Claims (8)

1.一种可控增益电路，其特征在于，包括依次连接的第一增益放大模块、第一增益衰减模块、第二增益放大模块、第二增益衰减模块、第三增益放大模块、第三增益衰减模块、第四增益放大模块、第四增益衰减模块、第五增益衰减模块和通道增益补偿模块。

2.根据权利要求1所述的一种可控增益电路，其特征在于，所述的第一增益放大模块、第一增益衰减模块、第二增益放大模块、第二增益衰减模块、第三增益放大模块、第三增益衰减模块、第四增益放大模块、第四增益衰减模块和第五增益衰减模块均包括直通通道和增益调节通道，所述的直通通道和增益调节通道两端均连接开关电路，通过开关电路进行通道选择。

3.根据权利要求2所述的一种可控增益电路，其特征在于，所述的第一增益放大模块和第三增益放大模块的增益放大值为20dB，所述的第二增益放大模块和第四增益放大模块的增益放大值为10dB。

4.根据权利要求3所述的一种可控增益电路，其特征在于，所述的第一增益放大模块、第二增益放大模块、第三增益放大模块和第四增益放大模块中的增益调节通道均包括依次连接的低噪声放大器电路和可调增益衰减器电路。

5.根据权利要求2所述的一种可控增益电路，其特征在于，所述的第一增益衰减模块的增益衰减值为16dB，所述的第二增益衰减模块的增益衰减值为8dB，所述的第三增益衰减模块的增益衰减值为4dB，所述的第四增益衰减模块的增益衰减值为2dB，所述的第五增益衰减模块的增益衰减值为1dB。

6.根据权利要求5所述的一种可控增益电路，其特征在于，所述的第一增益衰减模块、第二增益衰减模块、第三增益衰减模块、第四增益衰减模块和第五增益衰减模块中的增益调节通道均包括一固定衰减器电路。

7.根据权利要求2所述的一种可控增益电路，其特征在于，所述的通道增益补偿模块包括电流控制的高频三极管增益电路和电流型DAC电路，所述的高频三极管增益电路的输入端和输出端分别为通道增益补偿模块的输入端和输出端，所述的电流型DAC电路连接高频三极管增益电路，用于对输入高频三极管增益电路的控制信号进行数模转换。

8.根据权利要求2所述的一种可控增益电路，其特征在于，所述的开关电路为PIN二极管开关电路。

Images